本報(bào)訊（記者趙廣立、李晨）記者日前從中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉，該院中國(guó)水稻研究所超級(jí)稻種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與中科院遺傳發(fā)育所等單位合作，發(fā)現(xiàn)水稻染色體拷貝數(shù)變異可調(diào)控水稻的粒長(zhǎng)和品質(zhì)，從而為水稻粒形的分子設(shè)計(jì)和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種的培育奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然—遺傳學(xué)》雜志。
據(jù)了解，與絕大多數(shù)圓粒粳稻不同，美國(guó)長(zhǎng)粒粳稻米粒細(xì)長(zhǎng)、有光澤，對(duì)其粒形調(diào)控基因的克隆和功能研究有助于高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種的培育。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)精細(xì)定位，將美國(guó)長(zhǎng)粒粳稻攜帶的粒長(zhǎng)調(diào)控基因——GL7基因位點(diǎn)定位在水稻7號(hào)染色體上一個(gè)20.4kb的區(qū)間內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)美國(guó)長(zhǎng)粒粳稻品種中，GL7位點(diǎn)發(fā)生了17.1kb的DNA大片段串聯(lián)重復(fù)。這一基因組結(jié)構(gòu)變異導(dǎo)致GL7基因表達(dá)量上升，同時(shí)引發(fā)臨近的負(fù)調(diào)控因子表達(dá)下調(diào)，導(dǎo)致粒長(zhǎng)增加、堊白度和堊白率降低，從而顯著改善了稻米外觀品質(zhì)。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，在粳稻中與GL7臨近的負(fù)調(diào)控因子能抑制GL7的表達(dá)，而在秈稻中GL7臨近的負(fù)調(diào)控因子功能喪失，對(duì)GL7表達(dá)的抑制減弱。將美國(guó)長(zhǎng)粒粳稻GL7基因位點(diǎn)通過(guò)分子標(biāo)記導(dǎo)入普通水稻品種中，可顯著改善稻米外觀品質(zhì)，且不影響產(chǎn)量。
隨后，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)96個(gè)品種的序列進(jìn)行分析證實(shí)，GL7及其負(fù)調(diào)控因子位點(diǎn)的變異確實(shí)影響了水稻粒形的多樣性。研究還發(fā)現(xiàn)，美國(guó)長(zhǎng)粒粳稻品種曾被引入日本，但通過(guò)遺傳交換丟失該區(qū)域17.1kb串聯(lián)重復(fù)序列的品種表現(xiàn)出短圓粒的表型,而我國(guó)廣東的優(yōu)質(zhì)秈稻品種品質(zhì)好的重要原因在于其同時(shí)聚合了GL7和GS3優(yōu)勢(shì)位點(diǎn)。
